Вопрос 79.Преимущества и недостатки очистки воды в гидроциклонах

Преимущества гидроциклонов производства:

• Прогрессивная геометрия ввода - спиральный ввод обеспечивает плавную подачу пульпы, уменьшает гидродинамические удары, что повышает эффективность классификации. Гидроциклоны производятся с правосторонним или левосторонним вводом.

• Высокая износостойкость рабочей части - использование высококачественных материалов рабочей поверхности (резины, карбида кремния).

• Высокая эффективность классификации - индивидуальный подбор геометрических и технологических параметров.

• Устойчивость к внешним агрессивным средам и уменьшение общего веса обеспечивает материал корпуса - коррозиеустойчивый, ударопрочный стеклопластик.

 Гидроциклоны Устройства достаточно эффективно удаляют тяжелые загрязнения. Однако очевидны и серьезные недостатки гидроциклонов:

 Очень большие потери воды на промывку.

 Усиленный абразивный износ.

 Невозможность отделения легких и крупных загрязнений.

 Отсутствие селективности в отношении размеров загрязнений, что делает гидроциклоны непригодными для защиты от засорения теплообменников, форсунок и трубопроводов.

80.Очистка сточных вод в фильтрацией.

Одним из наиболее распространённых на сегодняшний день вариантов водоочистки жидкости для промышленного и хозяйственного использования, является механическая очистка сточных вод. Само же механическое очищение можно разделить на несколько методов: фильтрование, осаждение и флотация стоков.

Применение механических и химических методов очистки сточных вод позволяет отделять от бытовой жидкости около 60 – 70 процентов нерастворимых вредных примесей, что показывает важную сущность механической очистки сточных вод фильтрованием и её влияние на экологию. Именно гидромеханический метод очищения Н2О применяется в качестве первого этапа очистных мероприятий, в процессе которого удаляются все крупные и практически все средние частички инородных примесей. А если речь идёт о промышленной загрязнённой жидкости, то применение этиго способа позволяет практически полностью очистить жидкость для ее дальнейшего использования. Именно поэтому так широко применяется механическая очистка производственных сточных вод на НХЗ и других промышленных предприятиях. Как и в любом другом методе водоочистки стоков, можно выделить плюсы и минусы очищения сточных вод системой механической очистки. Преимущества применяемого метода заключаются в следующем:

Пожалуй, одним из наиболее излюбленных и популярных среди потребителей способов очищения является фильтрация. Фильтрация, как способ механической очистки сточных вод, осуществляется с помощью пористых или сетчатых материалов с пространственным рейтингом определённого количества и размера, получившего название фильтра.

Метод осаждения в основном используется для жидкости, загрязнённой тяжёлыми взвешенными веществами. Применение этого метода возможно в двух альтернативных формах:

1.    Фильтрация под воздействием силы тяжести. В этом случае осуществляется простое отстаивание жидкости, в результате которого тяжёлые загрязняющие вещества отслаиваются и остаются на дне отстойника. 2.    Фильтрация под воздействием центробежных сил. Однако, сооружения для очистки сточных вод механическим способом путем осаждения могут очищать стоки лишь от более или менее крупных частиц, имеющих размеры в пределах нескольких миллиметров. В таком случае, специалисты рекомендуют проводить многоступенчатое очищение, сущность которого заключается в том, что частично очищенная жидкость после первой обработки поступает на следующий этап восстановления своих свойств, и так раз за разом, пока вода не достигнет совершенной чистоты в соответствии с установленными нормами.

81.Принцип работа открытого безнапорного фильтра.

В открытый безнапорный фильтр исходная вода поступает из распределительного канала через сборные желоба. Распределившись по всей площади фильтра, вода попадает на фильтрующий слой загрузки. В схемах очистки промышленных сточных вод крупность зерен загрузки фильтрующего слоя принимают в пределах 0 8 - 2 мм. [3]

Различают напорные и безнапорные фильтры с зернистой загрузкой. [4]

Для безнапорных фильтров характерны малая интенсивность промывки и применение того или иного способа перемешивания. Если перемешивание производится струями воды высокого давления, интенсивность промывки составляет 6 6 - 8 3 л / м2 сек. Продувка воздухом для безнапорных фильтров применяется чаще, чем для напорных. Однако следует предусматривать меры предосторожности, обеспечивающие полное удаление воздуха из фильтрующего слоя перед пуском фильтра в эксплуатацию, так как остающиеся между зернами небольшие пузырьки воздуха снижают эффективность фильтрования. Для промывки применяют профильтрованную воду. Общий расход промывочной воды зависит от площади фильтра, вида фильтрующего материала и способа промывки; обычно он достигает 1 - 5 % объема профильтрованной воды. [5]

Производительность безнапорных фильтров зависит от площади фильтрования, характеристик фильтровального материала, степени загрязненности и физико-химических свойств СОЖ и других факторов. [6]

В безнапорных фильтрах для подачи воды и сбора промывной воды служат желоба полукруглого или пятиугольного сечения; в напорных фильтрах для этой цели применяют воронки. [7]

Существуют два типа безнапорных фильтров, которые значительно отличаются друг от друга как по производительности, так и по принципу действия. [8]

Это соображение справедливо лишь для открытых, безнапорных фильтров. Для напорных фильтров максимальная величина потери напора определяется оптимальными условиями промываемости фильтрующего материала. [9]

Скорость фильтрации таких же сточных вод на торфяных безнапорных фильтрах обычно не превышает 0 5 м / ч; в напорных фильтрах она может достигать 1 м / ч и более. [10]

При больших объемах очистки сточных вод широко применяют безнапорные фильтры ( открытые) с зернистым слоем. [11]

82 83.. В настоящее биологической очистке подвергается большинство промышленных и бытовых сточных вод перед их сбросом в водоемы. Принцип бологической очистки стоков состоит в том, что при некоторых  условиях микробы способны расщеплять органику до простых веществ, таких как вода, углекислый газ, т.д.

        Биологические методы очистки сточных вод могут быть разделены на два типа, по типам микроорганизмов, участвующих в переработке загрязнителей стоков: 1. аэробные биологические методы очистки промышленных и бытовых сточных вод (микроорганизмам при их жизнедеятельности необходим кислород) 2. очистка стоков анаэробными микроорганизмами (которые живут без кислорода).

        Методы очистки сточных вод с участием аэробных бактерий разделяются по типу емкости, в котором происходит окисление стоков.  Емкостью може быть и  биопруд, и биологический фильтр, и поле фильтрации. Однако суть самого метода очистки сточных вод, а именно минерализация органики остается неизменной. В естественных условиях очистка сточных вод происходит на полях фильтрации и в биопрудах.

        Поля фильтрации - это специальные участки, отведенные для сброса загрязненных сточных вод и заселенные почвенными аэробными бактериями. При попадании  в почву, вредная органика сточных вод подвергаются окислению микроорганизмов, с конечным образованием  углекислого газа и воды. Одновременно с процессами переработки органики сточных вод, имеет место синтез биомассы бактерий.

        Аэробное оксидация в биопрудах является процессом минерализации органики сточных вод под действием бактерий,  живущих в воде. Биопруды являются водными объектами, в которых создано благоприятные для жизни  микроорганизмов условия, такие как малая глубина, большое количество водорослей, насыщающих воду кислородом и т.п. Строительство биопрудов может быть использовано и для очистки производственных сточных вод,  и для очистки рек, впадающих в водохранилища.

        Препятствием более широкого использования биопрудов и полей фильтрации является их сезонная работа, небольшая производительность по очистке стоков, необходимость отвода крупных площадей земли.

  В процессе очистки сточных вод в  биологических фильтрах обработка стоков микробами проходит в искусственных сооружениях. В данных сооружениях в течение длительного времени могут поддерживаться оптимальные параметры для жизни микроорганизмов - значения температуры, рН, концентрации кислорода в воде и т.д.  Очистка сточных вод в биологических фильтрах имитирует очистку микроорганизмами стоков на почве. Очистка сточных вод  в аэротенках  аналогична очистке в  водоемах.

        Аэротенк  - это емкость глубиной до 5-6 метров, которая имеет устройство нагнетания воздуха. Внутри аэротенка живут колонии микроорганизмов - на хлопьях ила. Данные колонии перерабатывают органику сточных вод. После аэротенков чистая вода подается в отстойники. В отстойниках происходит осаживание активного ила с его последующим частичным возвращением  обратно в резервуар.

        Биологический фильтр  - это заполненная крупно зернистым материалом емкость. На частицах данного материала живут колонии микроорганизмов. Биологические фильтры легче обслуживать, нежели аэротенки. Они более надежны и способны переносить перегрузки по загрязнению и объему сточных вод. Как для любых биологических сообществ, для устройств биологической очистки стоков существуют предельные концентрации загрязнений, при превышение которых микроорганизмы могут погибнуть.

        В случае, если сточные воды содержат  высокие концентрации органики, наиболее перспективным методом очистки стоков являетсяанаэробный метод. Преимущество данного метода очистки заключается в меньших эксплуатационных расходах, так как в этом случае нет необходимости проводить аэрацию воды. 

        Анаэробные реакторы, как правило,  представляют собой металлические резервуары, содержащие минимумальное количество сложного нестандартного оборудования. Однако  жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов связан с выделением в воздух метана, что требует организации специальной системы наблюденя его концентрации.

        Указанные выше методы очистки сточных вод применимы, если концентрации определенных загрязняющих агентов не превышает допустимые величины. Как правило, необходимо проводить три-четыре ступени предварительной очистки стоков. Кроме этого  для сброса очищенных сточных вод в водоемы после биоочистки бывает необходима их доочистка - например, при помощи озонирования.

        Существуют и так называемые особые, некондиционные сточные воды, которые проблематично очистить с использованием современных технологий очистки стоков. Данные сточные воды подвергаются утилизации – закачке в естественные подземные резервуары. Однако утилизация сточных вод подобным способом возможна лишь в том случае, когда используемый для утилизации стоков подземный горизонт  изолирован от горизонтов, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения.

84. физико- химическая очистка сточных вод

 Физико-химический метод очистки промышленных стоков  используется для очистки стоков от коллоидных и мелкодисперсных загрязнений примесей. Данный метод может также быть эффективен при очистке сточных вод от некоторых типов ионов, кислот, щелочей.

        Нейтрализация - один из методов данного метода  очистки стоков. Обычно нейтрализации подвергают промышленные сточные воды, содержащие кислоты. Нейтрализующими веществами при обработке сточных вод в данном случае может быть аммиак, известь и прочие щелочные реагенты.

Коагуляция и флокуляция - это другие, принципиально близкие способы физико-химической очистки производственных сточных вод и стоков другого происхождения. Во время этих процессов происходит реакция загрязняющих стоки веществ  1. с минеральными соединениями - данный процес очистки сточных вод называется коагуляция 2. с высокомолекулярными агентами - данный процес очистки стоков называется флокуляция.

        В качестве веществ, способствующих коагуляции загрязнений сточных вод используются в основном соли железа и алюминия. Данные коагулянты в результате химической реакции с загрязнениями промышленных сточных вод превращаются в нерастворимые формы гидроксидов этих металлов. При своем образовании эти гидроксиды захватывают органические и неорганические примеси из стоков. При этом в обрабатываемых сточных водах формируются рыхлые хлопья. Данные хлопья затем могут быть легко удалены из очищаемой воды. Необходимо отметить, что при использовании процесса коагуляции для очистки промышленных стоков образуются высоковлажные объемные осадки. Данные осадки, после очистки производственных сточных вод  необходимо в дальнейшем утилизировать.

        Сущность метода флокуляции для очистки сточных вод заключается в том, происходит адсорбция (прилипание) флокулянта  на поверхности нескольких твердых частиц-загрязнителей стоков. В данном процессе также образуются хлопья.  Самыми эффективными веществами-флокулянтами для очистки сточных вод являются органические полимеры и активированная кремниевая кислота. К недостатку данного метода очистки стоков  можно отнести отсутствие единого вещества-флокулянта для очистки стоков от большинства загрязнителей.

Для глубокой очистки загрязненных промышленных сточных вод используется так называемые мембранные методы очистки стоков. Одним из таких методов очистки  является обратный осомс. При этом сточные воды по давлением подаются на специальную полупроницаемую (обратноосмотическую) полимерную мембрану. При этом мембрана пропускает чистую воду, а загрязняющие агенты стоков эффективно задерживаются. Мембранными методами возможно выделять из сточных вод и утилизировать низкомолекулярные вещества, например  соли, кислоты и т.д. При мембранных методах  очистки сточных вод рекомендуется проведения предварительной очистки стоков.

        Ионообменный метод очистки промышленных сточных вод заключается в фильтрации стоков в так называемых ионообменных смолах. Ионообменные смолы подразделяются на сильнокислотные и слабокислотные катиониты и сильноосновные и слабоосновные аниониты.  Кроме того, существуют аниониты, содержащие специальные комплексообразующие группы. При прохождении через ионобменную смолу, загрязнения сточных вод  катионного типа, вступают в реакцию обмена с катионитом ионита и оседает на нем. И наоборот, загрязнения сточных вод  анионного типа, вступают в реакцию обмена с анионитом ионита с последующим оседанием. Достоинство ионообменного метода очистки сточных вод состоит в том, что данный метод способствует целенаправленному выделению определенные вещества из сточной воды.

        В том случае, если из сточных вод загрязняющее вещество невозможно извлечь, обычно используют деструктивные методы очистки стоков. При использовании данных методов очистки сточных вод  загрязненная вода разлагается до неопасных компонентов. Можно выделить  термоокислительные и электрохимические способы деструкции загрязнений сточных вод, а также методы очистки стоков с использованием сильных окислителей.

 85.фильтрационная очистка сточных вод.

Основная причина загрязнения поверхностных водных объектов - сброс в водоемы сточных вод промышленных предприятий, коммунальным и сельским хозяйством. Разработка и выбор высокоэффективных методов очистки промышленных стоков является достаточно сложной инженерной задачей.

Метод фильтрации наиболее часто используется во многих технологических схемах очистки сточных промышленных вод для снижения содержания взвешенных дисперсных частиц и извлечения ряда загрязнителей, а эффективность его зависит от типа фильтрующей загрузки. Все применяемые фильтрующие материалы должны удовлетворять следующим требованиям: обладать высокой механической прочностью, химической и термической стойкостью, высокой пористостью, хорошими адгезионными свойствами по отношению к удаляемым загрязнениям. Кроме того они должны легко регенерироваться и иметь относительно низкую стоимость.

На современных сооружениях очистки сточных вод осуществляются последовательные многостадийные технологические процессы удаления загрязняющих веществ из сточных вод и обработки осадка. Очистка сточных вод может протекать в три этапа: механическая очистка, биологическая очистка, доочистка и обеззараживание.

Классическая двухступенчатая (механическая и биологическая) очистка сточных вод происходит на решетках, в песколовках, первичных отстойниках, аэротенках и вторичных отстойниках. Результатом механической очистки является освобождение сточных вод от отбросов, грубодисперсных примесей, песка и взвешенных (минеральных и органических) веществ. Результат биологической очистки - освобождение осветленных вод от оставшихся минеральных и органических загрязняющих веществ, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состоянии.

Для доочистки могут быть применены фильтры, предназначенные для удаления из сточных вод, прошедших биологическую очистку, взвешенных веществ. Очищенные сточные воды после фильтров по коллектору поступают в водный объект. [1]

Для улучшения качества доочистки сточных вод нами были использован метод фильтрации с применением различных фильтрующих материалов: угля и полимерной ваты.

В качестве фильтровального материала для очистки сточных вод ЗАО «Сибкабель » были выбраны полипропиленовые волокна, полученные по технологии [2]. Плотность укладки материала в фильтровальной колонке составляла 148 - 154 кг/м³ , что обеспечивало начальную скорость фильтрации на уровне 3,0 -3,5 м/час при безнапорном режиме фильтрования через слой полимерной волокнистой загрузки высотой 190 мм в фильтровальной колонке внутренним диаметром 75 мм.

 Процесс очистки сточных вод исследовали в режиме безнапорной фильтрации, причем одна колонка использовалась для предварительного определения степени очистки от присутствующих в стоках загрязнений, вторая использовалась для изучения влияния начальной концентрации загрязнения на степень очистки и определения сорбционной емкости полипропиленового волокнистого материала по отдельным видам загрязнений. В третью колонку помещали модифицированное гидроксидом железа (3+) полипропиленовое волокно. Свежеосажденный гидроксид железа (3+) наносился на волокно таким образом, что высота модифицированного слоя составляла 20 -25 мм от общей высоты слоя фильтровального волокнистого материала 190 мм.

Для фильтрационной очистки были взяты сточные воды коллектора, собирающего стоки цеха по производству кабельной продукции, стоки предприятия химической чистки, бытовые стоки электроцеха, а также хозстоки.

В процессе работы фильтрующего материала в результате накопления загрязнений в поровом пространстве фильтрующего материала происходит "закупорка" ячеек порового пространства фильтра, что приводит к уменьшению доли свободного сечения волокнистого материала, к снижению скорости фильтрации сточных вод и повышению гидравлического сопротивления фильтра, что ухудшает технико-эксплуатационные характеристики фильтрующего элемента.

В фильтр с полипропиленовым волокном массой 7,5 кг с диаметром волокон от 10 до 300 мкм, 50% волокон с диаметром 100 мкм, с плотностью укладки волокна 147 кг/ м³, вода подавалась снизу вверх, что снижало вероятность забивки волокна плавающими и иловыми частицами загрязнений.

86.Очистка сточных вод методом напорной флотации

Флотация является одним из самых эффективных физико-химических методов разделения нерастворенных частиц от жидкости, в которой они находятся. Чаще всего такой жидкостью бывает вода, хотя может быть и любая другая. Нерастворенными частицами (взвесями) бывают как твердые, так и жидкие частицы. Метод флотации известен еще в девятнадцатом веке и применялся издавна для обогащения руд, например разделения крупиц золота от песка.

Суть его в том, что в воду с взвесями пропускают мельчайшие пузырьки воздуха, которые за счет смачиваемости прилипают к взвешенным в воде твердым частицам или капелькам жидкости, например нефти, и увлекают эти частицы за собой вверх. Не прилипшие к пузырькам воздуха частицы оседают на дно. Так за счет разности смачиваемости обогащают руды, отделяя частицы руды от пустой породы.

Метод флотации широко применяется и для очистки промышленных стоков. Для этой цели сточные воды продувают воздухом, который увлекает за собой нерастворенные в воде частицы. Задача инженеров состоит в том, чтобы пропустить через очищаемую воду как можно больше воздуха, но как можно меньшего размера пузырьками.

Оказалось, что самые мелкие пузырьки воздуха появляются при выделении из воды растворенного в ней воздуха. А растворимость газа (воздуха) в воде прямо пропорциональна давлению.

Так родилась идея создания метода напорной флотации. Суть его заключается в том, что в загрязненную воду закачивается под высоким давлением воздух, который растворяется в ней. Затем эта смесь поступает в открытую емкость с большим объемом. Давление падает до атмосферного и происходит дегазация растворенного в воде воздуха. Образуется гигантское количество мельчайших пузырьков, которые, поднимаясь вверх, захватывают с собой все, даже мельчайшие нерастворенные частицы. К тому же пузырьки воздуха при дегазации образуются преимущественно на границе сред, т. е. на плавающей в воде частице, и ее же вытягивают из воды вверх. Примитивно явление напорной флотации можно наблюдать, налив в стакан газированной воды или налив в бокал шампанского. Бросьте в бокал шампанского кусочек шоколада, увидите, что со временем он поднимется к поверхности.

При помощи насосного агрегата (2) загрязненная жидкость из приемной емкости по всасывающему трубопроводу (11) поступает во всасывающую емкость (1). Часть ее насыщается воздухом через игольчатый вентиль (21) в эжекционной катушке (22) и нагнетается в напорную емкость-сатуратор (3). Давление в сатураторе устанавливается вентилем (23) и визуально отслеживается по манометру (20). Производительность установки регулируется задвижкой (28). Далее по трубопроводу (27) загрязненная жидкость поступает в камеру флотации (4), где распределяется внутри флотационной камеры (41) и равномерно выходит из нее через решетку (37). Одновременно с этим происходит резкое падение давления жидкости. Возникает активный процесс десорбции воздуха, растворенного в жидкости под давлением внутри сатуратора, что приводит к образованию огромного количества различных по величине пузырьков, которые "прилипают" за счет сил поверхностного натяжения к находящимся в жидкости примесям и флотируют (поднимают) загрязнения на поверхность с образованием шлама (пены).

Осветленная жидкость проходит под переливной мембраной (7) и равномерно по всему периметру переливается в карман (40). Оттуда по трубопроводу 43 попадает в первую секцию фильтра (8), затем через решетку (39) во вторую секцию, далее через фильтрующий материал (46) и отвод (47) чистая вода самотеком удаляется из установки по трубопроводу чистой воды (48).

Образованная в процессе флотации пена удаляется при помощи системы удаления шлама (5, 31, 32, 34, 36,), через шламовый карман (45) в шламовую емкость (9), откуда через присоединительный фланец (51) после отстоя может быть выведена на дальнейшую переработку или утилизацию.

87. Принцип работы фильтрационных вод

Принцип действия:

Фильтрационные (капельные) кофеварки готовят кофе методом перколяции – процеживания по капле. Кофеварка имеет две емкости: для холодной воды и для готового кофе. Вода, проходя через специальный нагревательный контур - тонкую трубочку, превращается в пар, который поднимается вверх. После конденсации образовавшаяся вода температурой 87-98ºС медленно просачивается через фильтр с молотым кофе, впитывая вкусовые и ароматический вещества. Готовый кофе капает в специальныйкофейник или кувшин, стоящий на подогревателе и позволяет кофе оставаться горячим от одного до трех часов.  Каплеотсекатель («капля стоп», противокапельный затвор) позволяет налить кофе в чашку, пока еще не готов весь объем. При вынимании колбы изкофеварки специальный затвор прекращает подачу готового кофе. Когдакофейник возвращается на место, он нажимает на рычаг и вытекание кофе возобновляется. Не стоит слишком долго держать колбу вне работающейкофеварки, из-за большого объема скапливаемой жидкости может произойти порыв фильтра и кофе вытечет наружу.

Подробное описание способа приготовления кофе в фильтрационной (капельной) кофеварке =>

При выборе кофеварки обратите внимание на: